Reakcijos turbina yra hidraulinis įrenginys, kuris, naudodamas vandens srauto slėgį, hidraulinę energiją paverčia mechanine energija.
(1) Konstrukcija. Pagrindiniai reakcijos turbinos konstrukciniai komponentai yra bėgelis, galvos kamera, vandens kreipimo mechanizmas ir traukos vamzdis.
1) Bėgikas. Bėgikas yra hidraulinės turbinos komponentas, kuris vandens srauto energiją paverčia besisukančia mechanine energija. Priklausomai nuo vandens energijos konversijos krypčių, įvairių reakcinių turbinų bėgikų konstrukcijos taip pat skiriasi. Francis turbinos bėgikas sudarytas iš aptakių susuktų menčių, rato vainiko ir apatinio žiedo; ašinio srauto turbinos bėgikas sudarytas iš menčių, bėgiko korpuso, išleidimo kūgio ir kitų pagrindinių komponentų: pasvirusio srauto turbinos bėgiko konstrukcija yra sudėtinga. Menčių išdėstymo kampas gali keistis priklausomai nuo darbo sąlygų ir atitikti kreipiamosios mentės atidarymą. Menčių sukimosi centro linija sudaro įstrižą kampą (45° ~ 60°) su turbinos ašimi.
2) Slėgio kamera. Jos funkcija – tolygiai paskirstyti vandenį vandens kreipimo mechanizmui, sumažinti energijos nuostolius ir pagerinti hidraulinės turbinos efektyvumą. Didelėms ir vidutinio dydžio hidraulinėms turbinoms, kurių vandens slėgis didesnis nei 50 m, dažnai naudojamas metalinis spiralinis korpusas su apskritu skerspjūviu, o turbinoms, kurių vandens slėgis mažesnis nei 50 m, dažnai naudojamas betoninis spiralinis korpusas su trapecijos formos skerspjūviu.
3) Vandens kreipimo mechanizmas. Paprastai jį sudaro tam tikras skaičius aptakių kreipiamųjų menčių ir jų besisukančių mechanizmų, tolygiai išdėstytų bėgelio periferijoje. Jo funkcija – tolygiai nukreipti vandens srautą į bėgelį ir keisti hidraulinės turbinos pralaidumą reguliuojant kreipiamosios mentės angą, kad būtų patenkinti generatoriaus bloko apkrovos reikalavimai. Kai ji visiškai uždaryta, ji taip pat atlieka vandens sandarinimo funkciją.
4) Traukos vamzdis. Dalis likusios vandens srauto energijos ties tekėjimo angos anga nėra panaudojama. Traukos vamzdžio funkcija – atgauti šią energiją ir išleisti vandenį pasroviui. Traukos vamzdį galima suskirstyti į tiesų kūgį ir išlenktą. Pirmasis turi didelį energijos koeficientą ir paprastai tinka mažoms horizontalioms ir vamzdinėms turbinoms; nors pastarojo hidraulinis našumas nėra toks geras kaip tiesaus kūgio, iškasimo gylis yra mažas, todėl jis plačiai naudojamas didelėse ir vidutinio dydžio reakcijos turbinose.
,
(2) Klasifikacija. Pagal vandens tekėjimo per bėgelio veleno paviršių kryptį reakcijos turbina skirstoma į Francis turbiną, įstrižinę turbiną, ašinę turbiną ir vamzdinę turbiną.
1) Francis turbina. Francis (radialinio ašinio srauto arba Francis) turbina yra reakcijos turbinos rūšis, kurioje vanduo teka radialiai aplink bėgelį ir teka ašine kryptimi. Šio tipo turbina pasižymi plačiu taikomo slėgio diapazonu (30–700 m), paprasta konstrukcija, mažu tūriu ir maža kaina. Didžiausia Kinijoje pradėta eksploatuoti Francis turbina yra Ertano hidroelektrinės turbina, kurios nominali išėjimo galia yra 582 MW, o maksimali išėjimo galia – 621 MW.
2) Ašinio srauto turbina. Ašinio srauto turbina yra reakcijos turbinos rūšis, kurioje vanduo teka į sraigtą ir iš jo ašine kryptimi. Šio tipo turbinos skirstomos į fiksuoto sraigto tipo (sraigtinio sraigto tipo) ir rotacinio sraigto tipo (Kaplano tipo). Pirmųjų mentės yra fiksuotos, o antrųjų mentės gali suktis. Ašinio srauto turbinos išleidimo našumas yra didesnis nei Francis turbinos. Kadangi rotoriaus turbinos menčių padėtis gali keistis keičiantis apkrovai, ji pasižymi dideliu efektyvumu esant plačiam apkrovos pokyčiams. Ašinio srauto turbinos kavitacijos atsparumas ir mechaninis stiprumas yra prastesni nei Francis turbinos, be to, konstrukcija yra sudėtingesnė. Šiuo metu šio tipo turbinos taikomas slėgio aukštis siekia daugiau nei 80 m.
3) Vamzdinė turbina. Šio tipo turbinos vandens srautas teka ašine kryptimi nuo ašinio srauto iki bėgelio, be sukimosi prieš ir už bėgelio. Naudojimo slėgio diapazonas yra 3–20. Jos privalumai yra mažas fiuzeliažo aukštis, geros vandens srauto sąlygos, didelis efektyvumas, mažas inžinerinių išteklių kiekis, maža kaina, nėra spiralės formos ir išlenkto traukos vamzdžio, o kuo mažesnis vandens slėgis, tuo akivaizdesni jos privalumai.
Pagal generatoriaus prijungimo ir perdavimo būdą vamzdinės turbinos skirstomos į pilnavamzdes ir pusiauvamzdes. Pusvamzdės dar skirstomos į kolbines, veleno ir veleno prailginimo, o veleno prailginimo tipas skirstomas į pasvirusius ir horizontalius velenus. Šiuo metu plačiausiai naudojami kolbiniai vamzdiniai, veleno prailginimo ir veleno tipai, kurie dažniausiai naudojami mažuose įrenginiuose. Pastaraisiais metais veleno tipas taip pat naudojamas dideliuose ir vidutinio dydžio įrenginiuose.
Ašinio prailginimo vamzdinio bloko generatorius įrengiamas už vandens kanalo ribų, o generatorius su vandens turbina sujungtas ilgu pasvirusiu arba horizontaliu velenu. Šio veleno prailginimo tipo konstrukcija yra paprastesnė nei lemputės tipo.
4) Įstrižinio srauto turbina. Įstrižinio srauto (dar vadinamos įstrižosiomis) turbinomis konstrukcija ir dydis yra tarp Francis ir ašinio srauto turbinų. Pagrindinis skirtumas yra tas, kad bėgelio mentės centrinė linija yra tam tikru kampu su turbinos centrine linija. Dėl konstrukcinių savybių įrenginys veikimo metu negali įsmukti, todėl antrojoje konstrukcijoje įrengtas ašinio poslinkio signalo apsaugos įtaisas, siekiant išvengti mentės ir bėgelio kameros susidūrimo. Įstrižinio srauto turbinos naudojimo slėgio diapazonas yra 25–200 m.
Šiuo metu didžiausia pasaulyje vieno pasvirusio kritimo turbinos vieneto vardinė išėjimo galia yra 215 MW (buvusi Sovietų Sąjunga), o didžiausias panaudojimo aukštis – 136 m (Japonija).
Įrašo laikas: 2021 m. rugsėjo 1 d.
